专题14 光学 相对论（6年汇编）（广东专用）2021-2026年高考物理真题分类汇编

**基本信息** 本试卷为高中物理光学专题试题汇编，含广东近6年高考真题及模拟题，聚焦折射定律、全反射等核心考点，以光纤传感、棱镜测量等科技情境为载体，体现知识应用价值。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|20题|折射定律、全反射、光的干涉衍射|2026年光纤气泡检测题结合全反射与传感技术，2024年红绿双色光题考查折射率差异| |非选择题|10题|折射率计算、光路分析|2025年棱镜折射率测量题注重几何关系，模拟题涉及双缝干涉、光电效应，呼应高考命题趋势|

专题14 光学 相对论 6年真题1年模拟 考点分类 广东考情 命题解读与创新考法 考点01 光学 近6年考5次，每年必考。光学考查以折射定律与全反射为核心，情境从传统玻璃砖→棱镜→光纤→光学传感器，体现光学在现代技术中的广泛应用。 【命题解读】2026年光纤气泡检测题以锥形光纤为载体，考查全反射条件与气泡对光路的影响。2024年红绿双色光题考查不同频率光在同一介质中折射率不同导致的折射与全反射差异。2025年考查棱镜折射率测量中的几何关系。 【创新考法】光纤传感技术：锥形光纤检测气泡将光纤通信中的全反射原理与传感技术结合。 考点01 光学 1．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】光路图如图所示 则有折射定律可得 故选A。 2．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 【答案】B 【详解】A．红光的频率比绿光的频率小，则红光的折射率小于绿光的折射率，在面，入射角相同，根据折射定律 可知绿光在面的折射角较小，根据几何关系可知绿光比红光更靠近P点，故A错误； B．根据全反射发生的条件可知红光发生全反射的临界角较大，逐渐增大时，折射光线与面的交点左移过程中，在面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故B正确； C．在面，光是从光疏介质到光密介质，无论多大，在MN面都不可能发生全反射，故C错误； D．根据折射定律可知逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐减小，故D错误。 故选B。 3．（2026·广东·高考真题）（多选）图中底端为锥形且顶角为的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有（     ） A．此光纤对该单色光的折射率为 B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强 D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡 【答案】AD 【详解】A．画出光路图如图所示 根据几何关系可知，该单色光在锥面发生全反射的临界角 根据临界角公式 可得此光纤对该单色光的折射率为，故A正确； B．根据 可得该单色光在此光纤中的传播速度为 可知该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的，故B错误； C．光从折射率大的介质到折射率小的介质中，才可能发生全反射，被测液体折射率大于此光纤折射率，则锥面浸入液体部分，光不会发生全反射，即锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变弱，故C错误； D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明光在某些地方发生了全反射，发生全反射的地方即有空气，说明检测到气泡，故D正确。 故选AD。 4．（2022·广东·高考真题）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 【答案】， 【详解】当入射角达到45o时，恰好到达临界角C，根据 可得液体的折射率 由于 可知激光在液体中的传播速度 5．（2021·广东·高考真题）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。 【答案】 【详解】根据光的折射定律有 根据光的全反射规律有 联立解得 1．（2026·广东汕头·模拟预测）下列说法不正确的是（　　） A．X光机拍胸片，利用了机械波的穿透性 B．肥皂膜彩色条纹，属于光的干涉现象 C．毛细采血管，利用了液体的毛细现象 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是因为其平行度好 【答案】A 【详解】A．X光属于电磁波，不是机械波，拍胸片利用的是电磁波的穿透性，故A错误； B．肥皂膜前后表面反射的两束光发生相干叠加，产生的彩色条纹属于光的薄膜干涉现象，故B正确； C．毛细采血管管径极小，利用液体的毛细现象可使血液自动进入管内，故C正确； D．激光的平行度好，远距离传播时发散程度极低，因此适合用于测量很远目标的距离，故D正确。 本题选不正确的，故选A。 2．（2025·广东汕头·模拟预测）某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光说法正确的是（     ） A．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射 B．单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量 C．单色光a、b分别照射同一光电管，a的遏止电压低 D．在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大 【答案】B 【详解】用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，由公式可知，单色光a比单色光b波长短，频率大，折射率大。 A．单色光a比单色光b波长短，单色光a比单色光b更不容易发生明显衍射，故A错误； BC．单色光a的频率大于单色光b的频率，根据可知，单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量，根据可知，单色光a的遏止电压更大，故B正确，C错误； D．由公式可知，在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b小，故D错误。 故选B。 3．（2026·广东广州·三模）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（　　） A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1 B．若乙图玻璃棒能传导P光，则一定也能传导Q光 C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距增大 D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q 【答案】B 【详解】A．氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则P光对应的光子能量较小，光子的频率较小，P光的折射率较小，则经过甲图装置时P光的偏折程度较小，则P、Q在屏上谱线分别为1、2，故A错误； B．P光折射率较小，根据可知，则P光发生全反射的临界角较大，若乙图玻璃棒能传导P光，则一定也能传导Q光，故B正确； C．若丙图是P入射时的干涉条纹，因P光频率小于Q光，则波长大于Q光，故Q入射时条纹间距减小，故C错误； D．因P光频率小于Q光，根据可知，丁图中的点1、2分别对应Q、P光，故D错误。 故选B。 4．（2026·广东佛山·三模）如图，利用某种光纤材料制成半径的光导纤维并将其弯成半径为的半圆形并置于真空中，已知光在真空中的速度为，光导纤维的折射率。现用紫色激光垂直于光导纤维的端面射入，该束激光恰好不从光导纤维的侧面外泄，，，下列说法正确的是（　　） A．激光在光导纤维中的传播速度 B．激光在光导纤维中发生全反射的临界角为37° C．半径的最小值为 D．换成红色激光一定没有激光从侧面外泄 【答案】C 【详解】A．由，故A错误； B．由 解得，故B错误； C．当入射光线越接近E点时，则光在光纤中的入射角越大，就越容易发生全反射，因此激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在光导纤维束内侧面发生全反射，临界光路图如图所示 根据几何关系可得 又因为 联立解得，故C正确； D．红色激光比紫色激光的频率低，光导纤维对红色激光折射率小，红色激光的临界角大， 紫色激光恰好不从光导纤维的侧面外泄，则红色激光一定有激光从侧面外泄，故D错误。 故选C。 5．（2026·广东东莞·模拟预测）柔软的耳机线中有很多粗细均匀的细铜丝。对这些细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（　　） A．这一技术利用了光的干涉现象 B．这一技术利用了光的偏振现象 C．若衍射现象更明显，则表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的条纹是等间距的 【答案】C 【详解】AB．激光照射细铜丝，光绕过障碍物传播到光屏上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射现象，不是干涉和偏振现象，故AB错误； C．根据发生明显衍射现象的条件，当障碍物（细铜丝）的尺寸越小，衍射现象越明显，衍射条纹越宽。若光屏上的条纹变宽（衍射现象更明显），说明此时抽出的铜丝变细了，故C正确； D．光屏上形成的是衍射条纹，其特点是中央亮纹最宽，两侧条纹逐渐变窄，条纹间距不等，故D错误。 故选C。 6．（2026·广东揭阳·二模）下列关于光的描述正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波，能证明光具有粒子性 B．光通过三棱镜发生色散，频率越高的光，偏折程度越大 C．发生光电效应时，入射光强度越大，光电子的最大初动能越大 D．光纤通信是利用了光的全反射原理，光导纤维的内芯比包层折射率小 【答案】B 【详解】A．偏振是横波特有的现象，光的偏振说明光是横波，证明光具有波动性，故A错误； B．光的频率越高，在同种介质中的折射率越大，通过三棱镜时根据折射定律，偏折程度越大，故B正确； C．根据光电效应方程 光电子的最大初动能只与入射光的频率、金属逸出功有关，与入射光强度无关，故C错误； D．光发生全反射的条件之一是从光密介质射入光疏介质，因此光纤内芯的折射率比包层大，才能让光在内芯发生全反射实现信号传输，故D错误。 故选B。 7．（2026·广东广州·三模）如图，一束复色光沿半圆柱形玻璃砖的半径方向从A点射入，在O点经折射后分为a、b两束单色光照在光屏上，则（　　） A．玻璃砖对光束a的折射率大于对光束b的折射率 B．在玻璃砖中光束a的传播速度大于光束b的传播速度 C．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹更窄 D．用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹数更多 【答案】B 【详解】A．光从玻璃砖射入空气时，入射角相同，由图可知b光折射角更大，根据折射定律可得玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率，故A错误； B．根据公式可知折射率越大，光在玻璃中传播速度越小，玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率，所以玻璃砖中光束a的传播速度大于光束b的传播速度，故B正确； C．折射率越大的光频率越大、波长越小，因此 单缝衍射中，波长越短，衍射现象越不明显，中央亮条纹越窄，因此a光的中央亮条纹更宽，故C错误； D． 双缝干涉条纹间距公式为，波长越小，条纹间距越小；相同长度的光屏范围内，间距越小，容纳的干涉条纹数越多，因此a光的干涉条纹数更少，故D错误。 故选B。 8．（2026·广东·二模）生活中常用的“防雾眼镜”，其镜片表面涂有一层透明防雾薄膜，能防止起雾。已知空气的折射率，防雾薄膜的折射率。下列说法正确的是（　　） A．光从空气射向薄膜时，光的频率将增大 B．光从空气射向薄膜时，可能发生全反射 C．光在薄膜中的传播速度比在空气中慢 D．光在薄膜中的传播速度和空气中相等 【答案】C 【详解】A．光的频率由光源本身决定，光发生折射时频率不会改变，A错误； B．发生全反射的必要条件是光从光密介质射向光疏介质，本题中光从空气（折射率，光疏介质）射向薄膜（，光密介质），不可能发生全反射，B错误； CD．根据光速与折射率的关系，折射率越大，光的传播速度越小。因为薄膜折射率，因此光在薄膜中的传播速度小于空气中的光速，C正确，D错误。 故选C 。 9．（2026·广东湛江·二模）“寒夜灯柱”是在极冷天气下，由于大气中的冰晶（视为竖直的圆柱体）对光的折射、反射造成的一种冰晕现象。其部分光路如图所示，一束复色光从右侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光x、y，再经左侧界面反射，又从右侧界面折射出来进入人眼。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，单色光x的速度比单色光y大 B．在冰晶中，单色光x的波长比单色光y长 C．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将平行进入人眼 D．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将会相交于人眼处 【答案】C 【详解】AB．从图中可以看出x光的折射角较小，入射角相同，故x光的折射率较大，由，可知x光在冰晶中的传播速度较小，折射率大、频率大，波长短，故AB错误； CD．光路图如图所示，根据光路可逆，可知x、y两束光将平行出射进入人眼，故C正确，D错误。 故选C。 10．（2026·广东东莞·一模）有一根透明玻璃管，内径为R，外径为2R，截面如图所示。在截面上一束光线以60°入射角从M点射向玻璃管，折射后恰好与玻璃管内壁相切，光在真空中的速度为c。光从M点射入到第一次到达玻璃管外壁所经历的时间t是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意及几何关系，折射角 又 代入数据解得 在玻璃管内壁光程 且， 联立上式解得，故选A。 11．（2026·广东中山·一模）如图所示，为半圆柱形玻璃砖某横截面的圆心，一束复色光垂直于左侧面射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两束单色光、。不考虑光在玻璃砖内的反射，已知该玻璃砖对频率越大的光折射率越大，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率 B．将复色光向上平移，光最先消失 C．在玻璃砖中光的波长大于光的波长 D．若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射也会发生光电效应 【答案】A 【详解】光路图如图所示： A．由题图可知光的偏折程度小于光的偏折程度，则玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率，故A正确； B．根据全反射临界角公式 可知光发生全反射的临界角较小，则将复色光向上平移，光最先消失，故B错误； C．根据 则，由于玻璃砖对光的折射率小于玻璃砖对光的折射率，则光的频率小于光的频率，光在真空中的波长大于光在真空中的波长，则在玻璃砖中光的波长大于光的波长，故C错误； D．光电效应的发生条件，入射光的频率必须大于或等于金属的极限频率，当入射光频率等于极限频率时，恰好发生光电效应，由以上分析可知，光的频率小于光的频率，则可知光的光子能量小于光的光子能量，若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射不会发生光电效应，故D错误。 故选A。 12．（2026·广东广州·模拟预测）（多选）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（     ） A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小 C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻条纹间距大 D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 【答案】ABC 【详解】A．根据折射定律，由光路图可知，玻璃对a光的折射率更大一些；由，可知在介质中a光的速度更小一些，则垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长，故A正确； B．根据全反射临界角公式 由于a光的折射率更大一些，所以从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小，故B正确； C．由于a光的折射率更大一些，所以a光的频率更大一些，波长更小一些，根据，可知分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻条纹间距大，故C正确； D．根据爱因斯坦光电效应方程，由于a光的频率更大一些，所以若照射同一金属都能发生光电效应，a光照射时逸出的光电子最大初动能大，故D错误。 故选ABC。 13．（2026·广东汕头·二模）（多选）如图所示，将一个空玻璃试管放在盛满水的透明水槽中，从水槽外侧可以观察到试管浸入水中的玻璃侧壁更亮一些。已知水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5。下列说法正确的是（　　） A．光从水射向试管玻璃壁，折射光线往法线方向偏折 B．侧壁更亮一些是因为光从水射向玻璃侧壁时发生全反射 C．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，频率始终不变 D．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，传播速度始终不变 【答案】AC 【详解】A．光从水（光疏介质）射向玻璃（光密介质），根据折射规律，折射光线会向法线方向偏折，故A正确； B．全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，而水是光疏介质、玻璃是光密介质，光从水射向玻璃不会发生全反射。实际是光从玻璃射向试管内的空气时发生全反射，才让侧壁更亮，故B错误； C．光的频率由光源决定，在不同介质中传播时频率不变，故C正确； D．由可知，光在不同介质中的传播速度不同，故D错误。 故选AC。 14．（2026·广东清远·二模）（多选）某同学用直角梯形玻璃砖和激光笔探究玻璃的光学特性。如图所示，激光从AO方向射向玻璃砖MN边的O点，经玻璃砖折射后从PQ边的O'点沿O'B方向射出玻璃砖，其中MN<MP。下列说法正确的是（　　） A．AO与O'B平行 B．该玻璃的折射率为 C．该玻璃砖的全反射临界角为45° D．逐渐增大激光的入射角，激光在MP面会发生全反射 【答案】CD 【详解】A．因为MN和PQ是不平行的，激光在MN面折射后，在玻璃砖内的传播方向与PQ的夹角和入射到MN面时的夹角是不相等的，所以出射光线O'B与入射光线AO是不平行的，故A错误； B．由题图可知已知入射光线AO在MN面的入射角为，折射角为，根据折射定律可得，故B错误； C．根据全反射临界角公式得 解得 所以该玻璃砖的全反射临界角为，故C正确； D．逐渐增大激光的入射角时，折射光线在PQ面的入射点由O'点逐渐移到P点，然后在PM面上由P点往M点方向移到，当激光刚移到MP面上的P点时，由于，所以激光在MP面上入射角大于，激光在MP面会发生全反射，故D正确。 故选CD。 15．（2026·广东深圳·二模）LED灯能耗是白炽灯的十分之一，某型号LED灯外观呈圆台状，如下图所示。发光芯片为一个边长为的正方形面板，置于圆台内底部，恰好与底部圆内接，芯片厚度忽略不计。为过轴线的截面，，在圆台内填充满透明封装材料。芯片中心处发出的一束平行于边的光线，从圆台上表面射出，折射角。 (1)求封装材料的折射率； (2)芯片上点直接射向圆台上表面的光恰好均可射出，求圆台高度。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）光线平行于AB，由几何关系和对称性可知，AB与水平上表面夹角，因此光线与竖直法线的夹角 已知。根据折射定律，光从介质射向空气，有 解得 （2）C点射向上表面的光恰好全部射出，说明最大入射角刚好等于全反射临界角，此时光线从A点射出。如图所示 发生全反射的临界角满足 解得 正方形面板的边长为，则BC的长度为 由几何关系，可得 解得 16．（2026·广东江门·二模）由某均匀透明介质制成的光学组件，其横截面由直角梯形ABCD和半圆组成，如图所示，CD为半圆的直径，（CD⊥BC，CD⊥AD，E、F分别为AD、AB边上的点。一束单色光平行于AB边从E点射入光学组件，经一次折射后经过F点。已知半圆的半径为R，，，光在真空中传播的速率为c。求： (1)光学组件对该单色光的折射率n； (2)该束单色光从E点到第一次射出光学组件的时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示，过点做，已知，，则，根据数学知识有， 得折射角 依题意，平行于，则入射角 解得光学组件对该单色光的折射率 （2）根据前面证明可知，，该束单色光从E点折射后到达点，在点的入射角为，，故该单色光在点发生全反射，可知折射角为，故折射光线与平行，到达半圆面的点，过点做，则 得，根据几何知识 得，，故单色光从点射出光学组件 过点做，则 得，由 解得该束单色光从E点到第一次射出光学组件的时间 17．（2026·广东广州·二模）如图为透明材料制成的圆管横截面，用一束红光照射管外壁M点，光线折射后射到管内壁N点。已知该光线在M点的入射角为，折射角为；管内壁半径ON为R，管外壁半径OM为，求 (1)该材料对红光的折射率n； (2)通过计算判断该光线射到管内壁N点是否发生全反射。 【答案】(1) (2)在N点发生全反射 【详解】（1）根据折射定律，可知折射率为 （2）设发生全反射临界角为C，有 代入得C=45° 设从N点入射的入射角为，如图 根据正弦定理可得 解得 故在N点发生全反射。 18．（2026·广东惠州·一模）如图（a）所示，某透明晶体放在纸上，文字呈现双像的现象称为双折射现象。如图（b）所示为某次实验的光路图，厚度为的某种长方体单轴晶体放置在水平桌面上，一束自然光从晶体底部射向晶体上表面，入射角为，折射进入空气中时会分解为o光（寻常光线）和e光（非常光线），其中o光的折射角为。已知o光在晶体内的传播速度是e光在晶体内传播速度的倍，真空中的光速为。求： (1)该晶体对o光的折射率； (2)o光在晶体中的传播时间； (3)e光的折射角。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据折射定律可得该晶体对o光的折射率为 （2）o光在晶体中的传播速度为 o光在晶体中的传播距离为 则o光在晶体中的传播时间为 联立解得 （3）根据 可得 又 根据折射率可得 联立解得e光的折射角为 19．（2026·广东汕头·一模）某介质均匀的玻璃砖截面如图所示。下边界是半径为的半圆弧，以其圆心O为坐标原点建立坐标系，上边界是半径为的优弧，圆心P坐标为（0，）。为测定该玻璃砖的折射率，在O处放置一单色光源，发现上边界有光线射出的区域恰好覆盖了半圆，不考虑光在玻璃砖内反射后再射出。空气中的光速为c，求： (1)该玻璃砖的折射率； (2)能从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知光线恰好在N点发生全反射，如图所示 根据全反射临界角公式可得 由几何关系可得 解得该玻璃砖的折射率为 （2）光线在玻璃砖中的传播速度为 光线沿轴方向从上边界射出时，在玻璃砖中的传播距离最大，如图所示 则有 从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间为 联立解得 20．（2026·广东湛江·一模）某科研团队正在研发一种基于圆柱形光纤的高精度激光传感器。如图所示，该传感器核心部件为一横截面半径为的玻璃半圆柱体（为圆心），用于引导和聚焦激光束。一束激光从空气射向玻璃半圆柱体，其左侧入射点处的光线垂直于直径方向。光线在玻璃内经面一次反射后，从半圆柱体的最高点射出，出射方向与成角，且与共线。已知激光在真空中的速度为，不考虑面的透射光线。求： (1)该玻璃半圆柱体对激光的折射率； (2)激光从点射入到从点射出，在玻璃半圆柱体中运动的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）作出激光在半圆柱体中的光路图如图所示 设从M点射出时的入射角为、折射角为，根据光路图，出射方向与AB成角，且与PM共线，可知 连接OP可得为正三角形，则有，所以 可知为直角三角形，根据几何关系可得 根据折射定律有 解得 （2）激光在玻璃半圆柱体中的传播速度 激光在玻璃半圆柱体中运动的距离 根据几何关系有 激光在玻璃半圆柱体中运动的时间 解得 21．（2025·广东江门·二模）柱形光学元件在光学仪器、光电测量、激光技术和图像处理等多个领域都有着不可或缺的作用。如图所示，某柱形光学元件的横截面是半径为R的四分之一圆AOB，O为圆心，在OA边有垂直于OA进入光学元件的平行光，这些光进入元件后，圆弧AB的三分之一的区域有光线射出，其他三分之二区域没有光线射出。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在元件中的多次反射，求： (1)此光学元件的折射率n； (2)从OA边上到O点的距离为处进入元件的光线，在元件中传播的时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知圆弧AB的三分之一的区域有光线射出，其他三分之二区域没有光线射出，如图所示 由图可知，光线在圆弧C点刚好发生全反射，全反射临界角为，则有 解得此光学元件的折射率为 （2）从OA边上到O点的距离为处进入元件的光线，如图所示 根据几何关系可得 可得 可知光线在圆弧D点发生全反射，之后垂直界面射出；光线在元件中的传播距离为 光线在元件中的传播速度为 则光线在元件中传播的时间为 22．（2025·广东清远·一模）某同学采用激光笔和标有角度的光具盘（如图甲所示）测量半圆形玻璃砖的折射率。实验步骤如下：将玻璃砖的圆心与光具盘的圆心重合，使玻璃砖的直径与光具盘上所画的某条直径对齐，随后标记光具盘上观察到的三条光线。移走玻璃砖后，依据标记绘制光路图如图乙所示。请回答下列问题： (1)求半圆形玻璃砖的折射率n； (2)已知半圆形玻璃砖的直径为d，光在真空中传播的速度为c，求该激光经过玻璃砖所用时间t。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）同时出现三条光线是由于发生了反射和折射，由题可知C为入射光线、B为反射光线，A为折射光线，则入射角为，折射角为 根据折射定律可得 可得玻璃砖的折射率为 （2）根据可得激光在玻璃内传播的速度 传播路程 可得激光经过玻璃砖所用时间为 23．（2025·广东广州·模拟预测）公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光，如图甲所示。该灯可简化为图乙所示的模型，该装饰灯是由透明材料（对红光的折射率）制成的棱长为L的正方体，正方体中心有一个发红光的点光源O。不考虑经反射后的折射光线，不考虑光刚好射到棱上的情况，光在空气中的传播速度为c，求： (1)从外面看，装饰灯被照亮的总面积； (2)光线从装饰灯内射出的最长时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设临界角为C，有 解得 每一侧面被照亮的图形为圆，设圆的半径为r，根据几何关系有 解得 每一侧面被光照亮的面积 被照亮的总面积 （2）设光在装饰灯内传播的最大距离为x，根据几何关系有 又， 解得 24．（2025·广东揭阳·模拟预测）图1所示某种半圆柱形透明新材料的半径为，距圆心的弧形CD为光学传感器，可以探测光的强度。激光束由空气中沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入，经AB面反射出来的光，由光学传感器CD探测到的光强随角度变化的情况如图2所示，图、图是由两种不同频率的激光束、分别单独射入时所得。若空气中的折射率与真空中相同，光在真空中的光速为，，，求： (1)这种新材料对激光束、的折射率之比； (2)激光束、从射入半圆柱形透明新材料到光学传感器CD接收到激光束信号的时间差值。 【答案】(1)0.625 (2) 【详解】（1）由图知，对激光束，当时发生全反射，则 对激光束，当时发生全反射，则 则新材料对激光束、的折射率之比为 （2）在介质中激光束的速度为 在介质中激光束的速度为 在空气中的速度均为，而在介质中通过的路程都为，则通过的时间差为 解得 25．（2025·广东广州·三模）我国研制的某型号光刻机中光投影简化如图所示，为某种透明介质的截面图，为半径为的四分之一圆弧，三角形为等腰直角三角形，与水平面垂直并接触于B点。一束单色光射向圆心O，与的夹角为，当时，光线从O点射出，在水平面BM上B点左侧处形成亮斑（图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c。（计算结果可以保留根号）： (1)求介质对这种光的折射率及光在该介质中的传播速度v； (2)当时，求光线在面形成的亮斑F与D间的距离x。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当时，如图所示 出射光线与OB夹角为θ，由几何关系得， 解得 由折射定律得 解得 传播速度 （2）临界角为，由 当时， 故在BC面发生全反射，并垂直AB出射打在F点 由几何关系得 26．（2025·广东深圳·二模）2025年第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨举行，开幕式上的“冰灯启梦”表演蔚为壮观。现设计了一款用某种材料制作的正方体“冰灯”，俯视如图甲所示，是一个边长为L=20cm的正方形，中心O处有一点光源。对该正方形所在平面内的光线进行研究，发现每条边上只有长度d=15cm范围内有光线射出。sin37°=0.6，sin8°=，不计二次反射、折射。求： (1)该材料的折射率是多少？ (2)如图乙所示，将点光源换成圆形线光源，置于正方形几何中心，线光源上每一点都可以看作点光源。要让四条边上各处均有光线射出，线光源的最小半径r是多少？ 【答案】(1)1.67 (2)2cm 【详解】（1）沿OA方向传播的光线在A点恰好发生全反射，如图所示 根据几何关系可得 根据临界角与折射率的关系可得 （2）光线恰好沿DE方向发生全反射，正方形各边所有地方将均有光射出，如图所示 由于， 所以 在直角三角形ODE中，有 解得 27．（2025·广东清远·二模）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，入射光线从P点以入射角射入半圆形玻璃砖，经半圆形玻璃砖后从玻璃砖圆形表面出射的光线与入射光线平行。已知，真空中的光速为c，，求： (1)半圆形玻璃砖的折射率； (2)光在半圆形玻璃砖中的传播时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设光线射入玻璃砖的折射角为，根据几何关系可得 可得 根据折射定律可知，半圆形玻璃砖的折射率为 （2）光线在玻璃砖中的传播速度为 光线在玻璃砖中的传播距离为 则光在半圆形玻璃砖中的传播时间为 28．（2025·广东湛江·二模）某同学做了如下实验：让水槽底部一光源S发出一条与水面夹角为60°的光线，在紧靠水槽的光屏上的A点出现光斑。该过程的光路如图（a）所示，O点为光线与水面的交点，B点为水面与水槽壁的交点，已知AB=OB。现将一薄壁空玻璃杯倒扣住光源并静置于水中，由于气压原因导致玻璃杯中的水面低于水槽中的水面，如图（b）所示，发现光屏上的斑点消失，玻璃杯厚度忽略不计。 (1)求水的折射率； (2)请在图（b）中作出光路图并论证斑点为何会消失。 【答案】(1) (2)无光斑 【详解】（1）未倒扣玻璃杯时光线从水进入空气时的入射角，折射角 由折射定律可得： 解得 （2）如图所示，倒扣玻璃杯后光线在杯中水面发生折射，折射角 折射光线在玻璃杯壁处发生第二次折射，有 解得 再次进入水中的光线到达水槽液面时，入射角为60° 由于光在水中的临界角满足 解得：C=45° 故光线在水槽液面处发生全反射，光线无法射出水面，故光屏上无光斑 29．（2025·广东·二模）高速公路的标志牌上常贴有“回归反光膜”，它采用微小玻璃球制成，能把射向玻璃球的光“逆向返回”，使得标志特别醒目。如图所示，一束单色光沿平行于直径AB方向从P点射向置于空气中的玻璃球，在B点反射后，又从Q点平行于直径AB方向射出，这样就实现了光线的“逆向返回”。若玻璃球半径为R，折射率为。 (1)求P点到直径AB的距离； (2)通过计算判断该光在B点反射后反射光的强度是否减弱。 【答案】(1) (2)减弱 【详解】（1）设光线在 点的入射角为 ，折射角为 ，如图 由几何关系可得 根据折射定律有 解得 则 P点到直径的距离为 解得 （2）若在B点发生全反射，有 而在B点反射时的入射角r正弦值 则光在B点没有发生全反射，故B点的反射光的强度有减弱。 30．（2025·广东广州·二模）将装有透明液体的长方体容器（器壁厚度不计）平放在水平桌面上，液体的水平截面ABCD如图所示．激光笔发出的激光从AB边O点水平入射，调整入射角，当反射光线与折射光线垂直时，折射光线交BC边于E点．已知O到BC的距离x1=0.27m，E到AB的距离x2=0. 36m，光在空气中传播速度c=3.0×108m/s．求： (1)该液体的折射率； (2)该激光从O到E的传播时间． 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由几何关系得， 该液体折射率 （2）激光在该液体中的传播速度为 由几何关系可知激光在液体中的传播距离为 则激光在液体中传播时间 联立解得激光在液体中传播时间为 2 / 5 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 光学 相对论 6年真题1年模拟 考点分类 广东考情 命题解读与创新考法 考点01 光学 近6年考5次，每年必考。光学考查以折射定律与全反射为核心，情境从传统玻璃砖→棱镜→光纤→光学传感器，体现光学在现代技术中的广泛应用。 【命题解读】2026年光纤气泡检测题以锥形光纤为载体，考查全反射条件与气泡对光路的影响。2024年红绿双色光题考查不同频率光在同一介质中折射率不同导致的折射与全反射差异。2025年考查棱镜折射率测量中的几何关系。 【创新考法】光纤传感技术：锥形光纤检测气泡将光纤通信中的全反射原理与传感技术结合。 考点01 光学 1．（2025·广东·高考真题）如图为测量某种玻璃折射率的光路图。某单色光从空气垂直射入顶角为的玻璃棱镜，出射光相对于入射光的偏转角为，该折射率为（    ） A． B． C． D． 2．（2024·广东·高考真题）如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射。反射光射向PQ面。若逐渐增大。两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是（　　） A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 3．（2026·广东·高考真题）（多选）图中底端为锥形且顶角为的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有（     ） A．此光纤对该单色光的折射率为 B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强 D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡 4．（2022·广东·高考真题）一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。 5．（2021·广东·高考真题）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，求光从玻璃射向空气时临界角的正弦值表达式。 1．（2026·广东汕头·模拟预测）下列说法不正确的是（　　） A．X光机拍胸片，利用了机械波的穿透性 B．肥皂膜彩色条纹，属于光的干涉现象 C．毛细采血管，利用了液体的毛细现象 D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是因为其平行度好 2．（2025·广东汕头·模拟预测）某同学用单色光a、b分别照射同一双缝干涉实验装置，双缝到光屏的距离保持不变，在光屏上出现的干涉图样分别如图所示，下列关于两单色光说法正确的是（     ） A．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射 B．单色光a的光子能量大于单色光b的光子能量 C．单色光a、b分别照射同一光电管，a的遏止电压低 D．在同一玻璃砖中单色光a的传播速度比b大 3．（2026·广东广州·三模）氢原子从的能级向的能级跃迁时分别发出光P、Q。则（　　） A．P、Q经过甲图装置时屏上谱线分别为2、1 B．若乙图玻璃棒能传导P光，则一定也能传导Q光 C．若丙图是P入射时的干涉条纹，则Q入射时条纹间距增大 D．P、Q照射某金属发生光电效应，丁图中的点1、2分别对应P、Q 4．（2026·广东佛山·三模）如图，利用某种光纤材料制成半径的光导纤维并将其弯成半径为的半圆形并置于真空中，已知光在真空中的速度为，光导纤维的折射率。现用紫色激光垂直于光导纤维的端面射入，该束激光恰好不从光导纤维的侧面外泄，，，下列说法正确的是（　　） A．激光在光导纤维中的传播速度 B．激光在光导纤维中发生全反射的临界角为37° C．半径的最小值为 D．换成红色激光一定没有激光从侧面外泄 5．（2026·广东东莞·模拟预测）柔软的耳机线中有很多粗细均匀的细铜丝。对这些细铜丝的加工要求非常高。工厂中利用如图所示的装置，用激光器照射细铜丝，对抽丝过程实施自动控制。下列说法正确的是（　　） A．这一技术利用了光的干涉现象 B．这一技术利用了光的偏振现象 C．若衍射现象更明显，则表明此时抽出的铜丝变细了 D．光屏上形成的条纹是等间距的 6．（2026·广东揭阳·二模）下列关于光的描述正确的是（　　） A．光的偏振现象说明光是纵波，能证明光具有粒子性 B．光通过三棱镜发生色散，频率越高的光，偏折程度越大 C．发生光电效应时，入射光强度越大，光电子的最大初动能越大 D．光纤通信是利用了光的全反射原理，光导纤维的内芯比包层折射率小 7．（2026·广东广州·三模）如图，一束复色光沿半圆柱形玻璃砖的半径方向从A点射入，在O点经折射后分为a、b两束单色光照在光屏上，则（　　） A．玻璃砖对光束a的折射率大于对光束b的折射率 B．在玻璃砖中光束a的传播速度大于光束b的传播速度 C．用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹更窄 D．用同一装置做双缝干涉实验，a光的干涉条纹数更多 8．（2026·广东·二模）生活中常用的“防雾眼镜”，其镜片表面涂有一层透明防雾薄膜，能防止起雾。已知空气的折射率，防雾薄膜的折射率。下列说法正确的是（　　） A．光从空气射向薄膜时，光的频率将增大 B．光从空气射向薄膜时，可能发生全反射 C．光在薄膜中的传播速度比在空气中慢 D．光在薄膜中的传播速度和空气中相等 9．（2026·广东湛江·二模）“寒夜灯柱”是在极冷天气下，由于大气中的冰晶（视为竖直的圆柱体）对光的折射、反射造成的一种冰晕现象。其部分光路如图所示，一束复色光从右侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光x、y，再经左侧界面反射，又从右侧界面折射出来进入人眼。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，单色光x的速度比单色光y大 B．在冰晶中，单色光x的波长比单色光y长 C．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将平行进入人眼 D．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将会相交于人眼处 10．（2026·广东东莞·一模）有一根透明玻璃管，内径为R，外径为2R，截面如图所示。在截面上一束光线以60°入射角从M点射向玻璃管，折射后恰好与玻璃管内壁相切，光在真空中的速度为c。光从M点射入到第一次到达玻璃管外壁所经历的时间t是（    ） A． B． C． D． 11．（2026·广东中山·一模）如图所示，为半圆柱形玻璃砖某横截面的圆心，一束复色光垂直于左侧面射向玻璃砖，经玻璃砖折射后分成两束单色光、。不考虑光在玻璃砖内的反射，已知该玻璃砖对频率越大的光折射率越大，下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对光的折射率小于对光的折射率 B．将复色光向上平移，光最先消失 C．在玻璃砖中光的波长大于光的波长 D．若某金属被光照射恰好发生光电效应，则它被光照射也会发生光电效应 12．（2026·广东广州·模拟预测）（多选）一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光（     ） A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长 B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小 C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻条纹间距大 D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大 13．（2026·广东汕头·二模）（多选）如图所示，将一个空玻璃试管放在盛满水的透明水槽中，从水槽外侧可以观察到试管浸入水中的玻璃侧壁更亮一些。已知水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5。下列说法正确的是（　　） A．光从水射向试管玻璃壁，折射光线往法线方向偏折 B．侧壁更亮一些是因为光从水射向玻璃侧壁时发生全反射 C．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，频率始终不变 D．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，传播速度始终不变 14．（2026·广东清远·二模）（多选）某同学用直角梯形玻璃砖和激光笔探究玻璃的光学特性。如图所示，激光从AO方向射向玻璃砖MN边的O点，经玻璃砖折射后从PQ边的O'点沿O'B方向射出玻璃砖，其中MN<MP。下列说法正确的是（　　） A．AO与O'B平行 B．该玻璃的折射率为 C．该玻璃砖的全反射临界角为45° D．逐渐增大激光的入射角，激光在MP面会发生全反射 15．（2026·广东深圳·二模）LED灯能耗是白炽灯的十分之一，某型号LED灯外观呈圆台状，如下图所示。发光芯片为一个边长为的正方形面板，置于圆台内底部，恰好与底部圆内接，芯片厚度忽略不计。为过轴线的截面，，在圆台内填充满透明封装材料。芯片中心处发出的一束平行于边的光线，从圆台上表面射出，折射角。 (1)求封装材料的折射率； (2)芯片上点直接射向圆台上表面的光恰好均可射出，求圆台高度。 16．（2026·广东江门·二模）由某均匀透明介质制成的光学组件，其横截面由直角梯形ABCD和半圆组成，如图所示，CD为半圆的直径，（CD⊥BC，CD⊥AD，E、F分别为AD、AB边上的点。一束单色光平行于AB边从E点射入光学组件，经一次折射后经过F点。已知半圆的半径为R，，，光在真空中传播的速率为c。求： (1)光学组件对该单色光的折射率n； (2)该束单色光从E点到第一次射出光学组件的时间t。 17．（2026·广东广州·二模）如图为透明材料制成的圆管横截面，用一束红光照射管外壁M点，光线折射后射到管内壁N点。已知该光线在M点的入射角为，折射角为；管内壁半径ON为R，管外壁半径OM为，求 (1)该材料对红光的折射率n； (2)通过计算判断该光线射到管内壁N点是否发生全反射。 18．（2026·广东惠州·一模）如图（a）所示，某透明晶体放在纸上，文字呈现双像的现象称为双折射现象。如图（b）所示为某次实验的光路图，厚度为的某种长方体单轴晶体放置在水平桌面上，一束自然光从晶体底部射向晶体上表面，入射角为，折射进入空气中时会分解为o光（寻常光线）和e光（非常光线），其中o光的折射角为。已知o光在晶体内的传播速度是e光在晶体内传播速度的倍，真空中的光速为。求： (1)该晶体对o光的折射率； (2)o光在晶体中的传播时间； (3)e光的折射角。 19．（2026·广东汕头·一模）某介质均匀的玻璃砖截面如图所示。下边界是半径为的半圆弧，以其圆心O为坐标原点建立坐标系，上边界是半径为的优弧，圆心P坐标为（0，）。为测定该玻璃砖的折射率，在O处放置一单色光源，发现上边界有光线射出的区域恰好覆盖了半圆，不考虑光在玻璃砖内反射后再射出。空气中的光速为c，求： (1)该玻璃砖的折射率； (2)能从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间。 20．（2026·广东湛江·一模）某科研团队正在研发一种基于圆柱形光纤的高精度激光传感器。如图所示，该传感器核心部件为一横截面半径为的玻璃半圆柱体（为圆心），用于引导和聚焦激光束。一束激光从空气射向玻璃半圆柱体，其左侧入射点处的光线垂直于直径方向。光线在玻璃内经面一次反射后，从半圆柱体的最高点射出，出射方向与成角，且与共线。已知激光在真空中的速度为，不考虑面的透射光线。求： (1)该玻璃半圆柱体对激光的折射率； (2)激光从点射入到从点射出，在玻璃半圆柱体中运动的时间。 21．（2025·广东江门·二模）柱形光学元件在光学仪器、光电测量、激光技术和图像处理等多个领域都有着不可或缺的作用。如图所示，某柱形光学元件的横截面是半径为R的四分之一圆AOB，O为圆心，在OA边有垂直于OA进入光学元件的平行光，这些光进入元件后，圆弧AB的三分之一的区域有光线射出，其他三分之二区域没有光线射出。光在真空中的传播速度为c，不考虑光在元件中的多次反射，求： (1)此光学元件的折射率n； (2)从OA边上到O点的距离为处进入元件的光线，在元件中传播的时间t。 22．（2025·广东清远·一模）某同学采用激光笔和标有角度的光具盘（如图甲所示）测量半圆形玻璃砖的折射率。实验步骤如下：将玻璃砖的圆心与光具盘的圆心重合，使玻璃砖的直径与光具盘上所画的某条直径对齐，随后标记光具盘上观察到的三条光线。移走玻璃砖后，依据标记绘制光路图如图乙所示。请回答下列问题： (1)求半圆形玻璃砖的折射率n； (2)已知半圆形玻璃砖的直径为d，光在真空中传播的速度为c，求该激光经过玻璃砖所用时间t。 23．（2025·广东广州·模拟预测）公园里的装饰灯在晚上通电后会发出非常漂亮的光，如图甲所示。该灯可简化为图乙所示的模型，该装饰灯是由透明材料（对红光的折射率）制成的棱长为L的正方体，正方体中心有一个发红光的点光源O。不考虑经反射后的折射光线，不考虑光刚好射到棱上的情况，光在空气中的传播速度为c，求： (1)从外面看，装饰灯被照亮的总面积； (2)光线从装饰灯内射出的最长时间。 24．（2025·广东揭阳·模拟预测）图1所示某种半圆柱形透明新材料的半径为，距圆心的弧形CD为光学传感器，可以探测光的强度。激光束由空气中沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入，经AB面反射出来的光，由光学传感器CD探测到的光强随角度变化的情况如图2所示，图、图是由两种不同频率的激光束、分别单独射入时所得。若空气中的折射率与真空中相同，光在真空中的光速为，，，求： (1)这种新材料对激光束、的折射率之比； (2)激光束、从射入半圆柱形透明新材料到光学传感器CD接收到激光束信号的时间差值。 25．（2025·广东广州·三模）我国研制的某型号光刻机中光投影简化如图所示，为某种透明介质的截面图，为半径为的四分之一圆弧，三角形为等腰直角三角形，与水平面垂直并接触于B点。一束单色光射向圆心O，与的夹角为，当时，光线从O点射出，在水平面BM上B点左侧处形成亮斑（图中未画出）。已知光在真空中的传播速度为c。（计算结果可以保留根号）： (1)求介质对这种光的折射率及光在该介质中的传播速度v； (2)当时，求光线在面形成的亮斑F与D间的距离x。 26．（2025·广东深圳·二模）2025年第九届亚洲冬季运动会在哈尔滨举行，开幕式上的“冰灯启梦”表演蔚为壮观。现设计了一款用某种材料制作的正方体“冰灯”，俯视如图甲所示，是一个边长为L=20cm的正方形，中心O处有一点光源。对该正方形所在平面内的光线进行研究，发现每条边上只有长度d=15cm范围内有光线射出。sin37°=0.6，sin8°=，不计二次反射、折射。求： (1)该材料的折射率是多少？ (2)如图乙所示，将点光源换成圆形线光源，置于正方形几何中心，线光源上每一点都可以看作点光源。要让四条边上各处均有光线射出，线光源的最小半径r是多少？ 27．（2025·广东清远·二模）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，入射光线从P点以入射角射入半圆形玻璃砖，经半圆形玻璃砖后从玻璃砖圆形表面出射的光线与入射光线平行。已知，真空中的光速为c，，求： (1)半圆形玻璃砖的折射率； (2)光在半圆形玻璃砖中的传播时间。 28．（2025·广东湛江·二模）某同学做了如下实验：让水槽底部一光源S发出一条与水面夹角为60°的光线，在紧靠水槽的光屏上的A点出现光斑。该过程的光路如图（a）所示，O点为光线与水面的交点，B点为水面与水槽壁的交点，已知AB=OB。现将一薄壁空玻璃杯倒扣住光源并静置于水中，由于气压原因导致玻璃杯中的水面低于水槽中的水面，如图（b）所示，发现光屏上的斑点消失，玻璃杯厚度忽略不计。 (1)求水的折射率； (2)请在图（b）中作出光路图并论证斑点为何会消失。 29．（2025·广东·二模）高速公路的标志牌上常贴有“回归反光膜”，它采用微小玻璃球制成，能把射向玻璃球的光“逆向返回”，使得标志特别醒目。如图所示，一束单色光沿平行于直径AB方向从P点射向置于空气中的玻璃球，在B点反射后，又从Q点平行于直径AB方向射出，这样就实现了光线的“逆向返回”。若玻璃球半径为R，折射率为。 (1)求P点到直径AB的距离； (2)通过计算判断该光在B点反射后反射光的强度是否减弱。 30．（2025·广东广州·二模）将装有透明液体的长方体容器（器壁厚度不计）平放在水平桌面上，液体的水平截面ABCD如图所示．激光笔发出的激光从AB边O点水平入射，调整入射角，当反射光线与折射光线垂直时，折射光线交BC边于E点．已知O到BC的距离x1=0.27m，E到AB的距离x2=0. 36m，光在空气中传播速度c=3.0×108m/s．求： (1)该液体的折射率； (2)该激光从O到E的传播时间． 2 / 5 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 光学 相对论 6年真题1年模拟 考点分类 广东考情 命题解读与创新考法 考点01 光学 近6年考5次，每年必考。光学考查以折射定律与全反射为核心，情境从传统玻璃砖→棱镜→光纤→光学传感器，体现光学在现代技术中的广泛应用。 【命题解读】2026年光纤气泡检测题以锥形光纤为载体，考查全反射条件与气泡对光路的影响。2024年红绿双色光题考查不同频率光在同一介质中折射率不同导致的折射与全反射差异。2025年考查棱镜折射率测量中的几何关系。 【创新考法】光纤传感技术：锥形光纤检测气泡将光纤通信中的全反射原理与传感技术结合。 考点01 光学 1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】AD 4．【答案】， 【详解】当入射角达到45o时，恰好到达临界角C，根据 可得液体的折射率 由于 可知激光在液体中的传播速度 5．【答案】 【详解】根据光的折射定律有 根据光的全反射规律有 联立解得 1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】B 4．【答案】C 5．【答案】C 6．【答案】B 7．【答案】B 8．【答案】C 9．【答案】C 10．【答案】A 11．【答案】A 12．【答案】ABC 13．【答案】AC 14．【答案】CD 15．【答案】(1) (2) 【详解】（1）光线平行于AB，由几何关系和对称性可知，AB与水平上表面夹角，因此光线与竖直法线的夹角 已知。根据折射定律，光从介质射向空气，有 解得 （2）C点射向上表面的光恰好全部射出，说明最大入射角刚好等于全反射临界角，此时光线从A点射出。如图所示 发生全反射的临界角满足 解得 正方形面板的边长为，则BC的长度为 由几何关系，可得 解得 16．【答案】(1) (2) 【详解】（1）如图所示，过点做，已知，，则，根据数学知识有， 得折射角 依题意，平行于，则入射角 解得光学组件对该单色光的折射率 （2）根据前面证明可知，，该束单色光从E点折射后到达点，在点的入射角为，，故该单色光在点发生全反射，可知折射角为，故折射光线与平行，到达半圆面的点，过点做，则 得，根据几何知识 得，，故单色光从点射出光学组件 过点做，则 得，由 解得该束单色光从E点到第一次射出光学组件的时间 17．【答案】(1) (2)在N点发生全反射 【详解】（1）根据折射定律，可知折射率为 （2）设发生全反射临界角为C，有 代入得C=45° 设从N点入射的入射角为，如图 根据正弦定理可得 解得 故在N点发生全反射。 18．【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据折射定律可得该晶体对o光的折射率为 （2）o光在晶体中的传播速度为 o光在晶体中的传播距离为 则o光在晶体中的传播时间为 联立解得 （3）根据 可得 又 根据折射率可得 联立解得e光的折射角为 19．【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知光线恰好在N点发生全反射，如图所示 根据全反射临界角公式可得 由几何关系可得 解得该玻璃砖的折射率为 （2）光线在玻璃砖中的传播速度为 光线沿轴方向从上边界射出时，在玻璃砖中的传播距离最大，如图所示 则有 从上边界射出的光线在玻璃砖中传播的最长时间为 联立解得 20．【答案】(1) (2) 【详解】（1）作出激光在半圆柱体中的光路图如图所示 设从M点射出时的入射角为、折射角为，根据光路图，出射方向与AB成角，且与PM共线，可知 连接OP可得为正三角形，则有，所以 可知为直角三角形，根据几何关系可得 根据折射定律有 解得 （2）激光在玻璃半圆柱体中的传播速度 激光在玻璃半圆柱体中运动的距离 根据几何关系有 激光在玻璃半圆柱体中运动的时间 解得 21．【答案】(1) (2) 【详解】（1）由题意可知圆弧AB的三分之一的区域有光线射出，其他三分之二区域没有光线射出，如图所示 由图可知，光线在圆弧C点刚好发生全反射，全反射临界角为，则有 解得此光学元件的折射率为 （2）从OA边上到O点的距离为处进入元件的光线，如图所示 根据几何关系可得 可得 可知光线在圆弧D点发生全反射，之后垂直界面射出；光线在元件中的传播距离为 光线在元件中的传播速度为 则光线在元件中传播的时间为 22．【答案】(1) (2) 【详解】（1）同时出现三条光线是由于发生了反射和折射，由题可知C为入射光线、B为反射光线，A为折射光线，则入射角为，折射角为 根据折射定律可得 可得玻璃砖的折射率为 （2）根据可得激光在玻璃内传播的速度 传播路程 可得激光经过玻璃砖所用时间为 23．【答案】(1) (2) 【详解】（1）设临界角为C，有 解得 每一侧面被照亮的图形为圆，设圆的半径为r，根据几何关系有 解得 每一侧面被光照亮的面积 被照亮的总面积 （2）设光在装饰灯内传播的最大距离为x，根据几何关系有 又， 解得 24．【答案】(1)0.625 (2) 【详解】（1）由图知，对激光束，当时发生全反射，则 对激光束，当时发生全反射，则 则新材料对激光束、的折射率之比为 （2）在介质中激光束的速度为 在介质中激光束的速度为 在空气中的速度均为，而在介质中通过的路程都为，则通过的时间差为 解得 25．【答案】(1) (2) 【详解】（1）当时，如图所示 出射光线与OB夹角为θ，由几何关系得， 解得 由折射定律得 解得 传播速度 （2）临界角为，由 当时， 故在BC面发生全反射，并垂直AB出射打在F点 由几何关系得 26．【答案】(1)1.67 (2)2cm 【详解】（1）沿OA方向传播的光线在A点恰好发生全反射，如图所示 根据几何关系可得 根据临界角与折射率的关系可得 （2）光线恰好沿DE方向发生全反射，正方形各边所有地方将均有光射出，如图所示 由于， 所以 在直角三角形ODE中，有 解得 27．【答案】(1) (2) 【详解】（1）设光线射入玻璃砖的折射角为，根据几何关系可得 可得 根据折射定律可知，半圆形玻璃砖的折射率为 （2）光线在玻璃砖中的传播速度为 光线在玻璃砖中的传播距离为 则光在半圆形玻璃砖中的传播时间为 28．【答案】(1) (2)无光斑 【详解】（1）未倒扣玻璃杯时光线从水进入空气时的入射角，折射角 由折射定律可得： 解得 （2）如图所示，倒扣玻璃杯后光线在杯中水面发生折射，折射角 折射光线在玻璃杯壁处发生第二次折射，有 解得 再次进入水中的光线到达水槽液面时，入射角为60° 由于光在水中的临界角满足 解得：C=45° 故光线在水槽液面处发生全反射，光线无法射出水面，故光屏上无光斑 29．【答案】(1) (2)减弱 【详解】（1）设光线在 点的入射角为 ，折射角为 ，如图 由几何关系可得 根据折射定律有 解得 则 P点到直径的距离为 解得 （2）若在B点发生全反射，有 而在B点反射时的入射角r正弦值 则光在B点没有发生全反射，故B点的反射光的强度有减弱。 30．【答案】(1) (2) 【详解】（1）由几何关系得， 该液体折射率 （2）激光在该液体中的传播速度为 由几何关系可知激光在液体中的传播距离为 则激光在液体中传播时间 联立解得激光在液体中传播时间为 2 / 5 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $